B01: Monitoring und Analyse

In einem durch Multi-Mechanismen-Adaption agierenden Kommunikationssystem können geeignete Anpassungsmaßnahmen gezielt eingeleitet werden, um das Verhalten des Systems anhand spezifischer Kriterien zu optimieren. Für die Auswahl solcher Maßnahmen und zur Evaluation ihrer Auswirkungen ist die kontinuierliche Erfassung und Analyse des Systemzustands unabdingbar. Die Erfüllung dieser Monitoring-Aufgabe stellt allerdings eine erhebliche Herausforderung dar, da das zu beobachtende System aus vielen, stark verteilten und möglicherweise sehr heterogenen Teilnehmern besteht. Informationen über das zu beobachtende Kommunikationsnetz können daher nicht (nur) zentral gesammelt und verarbeitet werden, sondern jeder Kommunikationsteilnehmer muss in die Lage versetzt werden, den eigenen Zustand sowie möglicherweise den weiterer relevanter Netzknoten selbstständig zu erfassen und zu analysieren. Darüber hinaus ändern sich die Rahmenbedingungen, unter denen das Monitoring erfolgt, auf Grund von Änderungen lokaler Umgebungsvariablen (z.B. verfügbarer Speicherkapazität) und eingeleiteter Transitionen stetig. Entsprechende Monitoring-Mechanismen müssen sich daher zur Laufzeit an stark variierende Rahmenbedingungen anpassen können. Trotz vieler existierender Mechanismen für das Monitoring verschiedenster Arten von Kommunikationssystemen existiert noch kein umfassender Ansatz, der auf heterogenen Geräten und unterschiedlichen Systemen einsetzbar ist und über die geforderte Anpassungsfähigkeit verfügt. Eine solche umfassende Lösung ist allerdings für das Monitoring der in MAKI betrachteten Kommunikationssysteme nötig.

Ziel des Teilprojekts B01 ist dementsprechend der Entwurf und die Entwicklung einer solchen umfassenden Lösung, die in Form eines Monitoring-Rahmenwerks ausgearbeitet wird. Das Rahmenwerk wird in der Lage sein, den passenden Monitoring-Mechanismus anhand des lokal erfassten Knoten- und Netzzustands sowie in Abhängigkeit von externen Anforderungen geeignet auszuwählen und zur Laufzeit zu aktivieren. Dabei besteht ein Monitoring-Mechanismus aus der Kombination verschiedener Komponenten, die Grundfunktionalitäten und Metriken zur Verfügung stellen und in das Rahmenwerk durch geeignete Schnittstellen eingebunden werden. Möglichst atomare, wiederverwendbare Komponenten werden im Laufe des Teilprojekts durch eine Bestandsaufnahme existierender Monitoring-Ansätze identifiziert und im Rahmenwerk zusammengeführt. Dabei werden unterschiedliche Arten von Kommunikationssystemen berücksichtigt, um die langfristig anvisierte breite Anwendbarkeit der im Rahmenwerk enthaltenen Monitoring-Mechanismen zu garantieren. Während der ersten Phase von MAKI werden insbesondere Peer-to-Peer-Systeme und drahtlose Multihop-Netze als Stellvertreter für Overlay- und Underlay-Netze betrachtet. Auf Grund des komponentenbasierten Entwurfs des Rahmenwerks lässt sich sein Einsatzbereich stetig erweitern und beispielsweise auf mobile Multihop-Netze ausdehnen. Im Rahmen des Teilprojekts wird das Monitoring einzelner Schichten eines Kommunikationssystems durch die Erforschung schichtenübergreifender Ansätze ergänzt. Über diese horizontalen und vertikalen Dimensionen hinaus wird das Monitoring auch bezüglich seiner temporalen Dimension betrachtet. Dabei wird die effziente Speicherung von Monitoring-Daten über längere Zeitintervalle und in den späteren Phasen von MAKI auch über Transitionen hinweg untersucht.

Um die Komponenten des Rahmenwerks anhand spezifischer Netzgegebenheiten dynamisch zu einem funktionierenden Monitoring-Mechanismus zu kombinieren, werden modellbasierte Ansätze verwendet. Insbesondere wird der Konfigurationsraum, der sich durch die definierten Komponenten und deren Abhängigkeiten ergibt, als eine dynamische Software-Produkt-Linie modelliert; hierfür werden sogenannte Feature-Modelle eingesetzt. Mit Hilfe dieser Feature-Modelle und unter Betrachtung der oben erwähnten lokalen und externen Rahmenbedingungen kann das Rahmenwerk eine jeweils passende Konfiguration der Komponenten zur Laufzeit berechnen und den entsprechenden Monitoring-Mechanismus in Betrieb nehmen. Dadurch wird das Paradigma der Multi-Mechanismen-Adaption von MAKI umgesetzt. Damit die Konfiguration des Rahmenwerks zur Laufzeit und auf ressourcenschwachen Geräten wie Mobiltelefonen oder Sensorknoten berechnet und ausgeführt werden kann, werden im Rahmen des Teilprojekts neuartige Ansätze für die Minimierung des Konfigurationsraumes entwickelt und evaluiert. Darüber hinaus wird im Laufe des Teilprojekts untersucht, wie existierende Monitoring-Mechanismen mit der Fähigkeit versehen werden können, sich autonom den lokalen Gegebenheiten anzupassen, ohne dafür eine Neukonfiguration des Rahmenwerks zu benötigen.

• Prof. Dr. rer. nat. Andy Schürr
• Prof. Dr. sc. Silvia Santini
• Prof. Dr.-Ing. Ralf Steinmetz